钢琴自动化意识萌芽时期

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　　【题目】自动钢琴的发展与传承探究
　　【绪论  第一章】自动钢琴产生的历史背景回溯
　　【2.1】钢琴自动化意识萌芽时期
　　【2.2】柜式纸卷自动钢琴的诞生与发展
　　【2.3】内置纸卷自动钢琴的成型与原理
　　【2.4  2.5】纸卷自动钢琴成熟期--复奏纸卷自动钢琴
　　【第三章】电磁原理自动钢琴四大制造商及其系统
　　【第四章】自动钢琴在现代钢琴文化发展中的现实意义
　　【结语/参考文献】自动钢琴的发展脉络研究结语与参考文献
　　
   
　　第二章 纸卷自动钢琴

　　关于纸卷自动钢琴一词，本文援引《新格罗夫美国音乐大辞典》中对于“自动钢琴”一词的解释，是指一种依靠穿孔纸卷记录音乐的音高、节奏、强弱以及踏板，并且能够对其解码，自动演奏音乐的钢琴。纸卷自动钢琴在不同发展时期呈现出不同的结构形态，但是它们都拥有一个共同的核心--特殊的“纸卷”,参见图 1 所示。纸卷宽度大约为 25 厘米，纸面被打上了数量长短不一的小洞，这些不同位置的小洞代表五线谱上的不同音符，洞孔长短表明音符的演奏时值，不同的小孔组合成不同的乐曲。使用这种纸卷进行演奏的特点是不再受到手指数量的限制，音乐的和声更加丰富立体。纸卷自动钢琴正是运用这种特殊的纸卷来记录音乐和表现音乐，这时纸卷变成了“演奏者”.早在十九世纪八十年代的美国，大批有关这种以气流涌动作为动力的纸卷自动钢琴的专利被不断注册，而纸卷自动钢琴真正确立的标志是 1897 年美国人爱德文·沃提（EdwinVotey）为他所发明的“纸卷自动钢琴”⑩提出专利申请。经过不断的完善和型制上创新，最终可以记录音乐家实况演奏并较为完美再现的“复奏纸卷自动钢琴”,成为纸卷自动钢琴的最完整形态。纸卷自动钢琴出现初期被作为一种娱乐设备，在家庭和公共场所广为流行，伴随着纸卷自动钢琴的逐渐成熟，特别是功能性的多样化，越来越多的音乐爱好者和音乐家也开始在这一乐器上创作或者练习，自动钢琴的实用性被更好的开发出来。

　　在二十世纪二十年代纸卷自动钢琴进入了他的全盛时期，在短短两年时间内便制造了近 50 万架纸卷自动钢琴，这一产量几乎是那两年传统机械钢琴生产量的一半，1923 年纸卷自动钢琴的生产数量达到了顶峰。然而，经济大萧条却使全球的钢琴产量大幅度滑坡，全世界 1935 年的钢琴总产量仅有 14.4 万架,纸卷自动钢琴的风靡程度随之陡转直下。此外，还受到微型小钢琴、留声机、无线电等新产品的冲击，纸卷自动钢琴的产量急速下滑，许多钢琴制造商在这场血雨腥风的经济混战和随之而来的第二次世界大战中损失惨重，很多制造厂商纷纷倒闭，幸存下来的寥寥无几。

　　第一节 钢琴自动化意识萌芽时期

　　一、圆筒式钢琴

　　（一）圆筒式钢琴的历史渊源

　　乐器的自动化创意可以追溯到公元前二世纪克特西比乌斯发明的“水钟”,这一乐器通过活塞控制水流，完成小锤自动敲击响铃的过程。随后各种各样有关乐器自动化的创意开始涌现，其中以圆筒式自动乐器最具代表性，这种自动演奏原理被不断延续，后来被应用于八音盒之中，沿用至今。

　　有关圆筒式自动乐器的最早记载出现在十五世纪左右，乐曲被编码在一个安装了几百个铁钉的圆筒上，当圆筒转动时，铁钉碰触到对应小锤的末端，小锤便会敲响铜铃，这种自动乐器被称作“组铃”,这些组铃被安装在欧洲的教堂塔楼之中，作为报时的工具。后来组铃被不断改进，有的组铃规模很大，甚至可以演奏十几首不同的乐曲，而有的则变成了精美袖珍的家庭收藏工艺品。

　　（二）圆筒式钢琴的结构性能与工作原理

　　圆筒式操作原理经过很长一段时间的发展，于十九世纪初首次应用于钢琴中，这一创新性发明成为了钢琴自动化意识开始出现的最好实物佐证。这种圆筒式钢琴的外观大多是箱式外壳，内部结构可以分成圆筒式自动演奏装置和弦列两大部分。圆筒式自动演奏装置又可分为：驱动手柄，齿轮传动装置以及圆筒，其中圆筒的形态较为特殊，在圆筒的表面根据乐曲的需要会被安装钢钉。圆筒式钢琴的弦列结构与传统机械自动钢琴中的弦列结构不同，圆筒式钢琴的击弦装置十分简陋，未见联动器、制音器及调节器，弦槌不仅充当击弦工具，而且也是制音装置。

　　圆筒式钢琴的工作原理：通过手摇驱动手柄，带动齿轮传动装置运转并推动中心轴，安装于轴上的特制圆筒随之转动，当圆筒上的钢钉触碰到垂直于弦槌底部的操控杆，平时紧贴于琴弦上的弦锤便会离开琴弦，当钢钉离开操控杆弦锤便敲击琴弦，从而自动演奏音乐。

　　人们可以通过控制手摇驱动手柄的速度来控制音乐演奏的速度。

　　（三）圆筒式钢琴实用范例

　　目前，展出于鼓浪屿钢琴艺术馆中的马车手摇式圆筒式自动钢琴 J.KLEPETAR<KINDERWERELD>是圆筒式结构自动钢琴难得一见的典型代表，参见图 2 所示。这台马车手摇式圆筒自动钢琴由于其外形与十八世纪的马车极为相似，又被命名为“马车钢琴”,也被称为“遇动钢琴”.其距今已有二百多年的历史，此琴全长 5 米，宽 1.5 米，高 2.43 米。作为一台自动演奏乐器，其内部的核心结构圆筒长约 109cm,表面上分布的钢钉高度约为0.5cm,参见图 3 所示，通过水平挪动圆筒的位置可改变演出曲目，此圆筒共可以自动演奏8 首肖邦夜曲。琴弦的排列呈单排直排状，共有 42 个乐音，低音处出现四组由两根缠弦组成的音，其余均为三弦一音的裸弦，并附加有 3 个大小不一的响铃。

　　这台马车手摇式圆筒自动钢琴的音符排列十分特别，分别为 A、B、#C、D、#D、E、#F、G、#G 依次反复，到 D、#D、E 结束，共 4 个八度余 6 个音。一个八度只有 9 个音，缺少 C、F、#A 三个乐音。究其原因，是由于圆筒演奏的 8 首乐曲分别是降 D 大调、升 c 小调肖邦小夜曲的截取片段，发明人巧妙地将无需演奏的乐音在弦列中舍弃。这样不仅减少了不必要的调音工作，而且也在尽可能小的音列中，创造出了较大的音域范围，使得和声效果更加饱满多样。图 4 中的这台圆筒式钢琴收藏于厦门市鼓浪屿钢琴博物馆中，由巴士克公司（PASQUALECO.）于 1899 年生产于英国伦敦，它的外观与传统机械钢琴的立式钢琴十分相似，在结构和自动演奏的工作原理上与圆筒式钢琴几乎相同。与上文介绍的马车手摇式圆筒自动钢琴不同的是这台圆筒式钢琴被放置在一架平板车上。
　　
　　（四）圆筒式钢琴的影响和缺陷

　　从这两台圆筒式自动钢琴的外观设计来看，都具有方便移动的特性，这种设计是为了方便街头艺人在闹市卖艺时吸引观众，适应随时变化的演出场地需要，这也从侧面反映出当时人们对于钢琴音乐的需求量加大，这时自动化钢琴的出现正好符合市场的需要。从这两台圆筒式钢琴的出现我们看到，当时钢琴的自动演奏的意识已经出现而且受到社会和市场的广泛欢迎。

　　但是通过对上述所举的两台钢琴进行试音后，本人发现仅依靠圆筒的转动来控制弦槌敲击琴弦的力度或者演奏复杂的颤音都是比较困难的，因此相对而言，由于缺少传统机械钢琴击弦机装置中的许多结构，圆筒式钢琴的音乐属性是较为薄弱的，音色比较晦涩难听，这就极大阻碍了圆筒式钢琴的未来发展和流传可能。

　　二、纸卷式记录载体

　　（一）纸卷式记录载体的出现

　　打孔纸卷首次应用于机械自动化操作实践中的时间可以追溯到 1725 年，法国纺织机机械师布乔大胆创新，发明出一种打孔纸板提花纺织机13,如图 5 所示，这一设备的出现大大提高了提花纺织的工作效率。首先他将数十根控制经线的钩针固定成一排，垂直于经线上方，然后将纸板依照图案打出小孔，当纸板开始转动时，钩针便根据纸板转动的速度有规律的接触经线。当遇到孔洞，钩针穿过钩起经线，没有孔洞钩针就被纸板挡住，这些卡片就如同指挥官，指引这些纺线按照不同的路径在布上创建复制出相同的图案和花纹。虽然并没有从实质性上实现机器取代人力，以大规模工厂化生产取代个体工场手工生产的想法，但是这个发明的出现的确大大降低了人们的劳动量，提高了劳动效率。纸板穿孔记录图案的原理与我们将要讨论的纸卷自动钢琴的卷轴原理是一致的，这种穿孔纸板就是自动钢琴纸卷最早的范本，它的出现为乐器的自动演奏提供了新的记录载体，为新的自动演奏手段出现提供了可能，扭转了自动乐器的发展方向。
　　
　　（二）纸卷式记录载体与风琴结合

　　随着打孔纸卷在纺织行业中日渐成熟，这一技术也开始被尝试性的应用于乐器之中，法国的萨特（Seytre）在 1842 年，首次在乐器上应用了纸卷式记录载体；1847 年苏格兰的贝恩（Bain）发明了一种类似于后期纸卷自动演奏原理的自动演奏装置，使用打孔纸板作为移动阀门控制空气吹动风琴的簧片。这些发明大部分针对于风琴，而且相当一部分处于实验性阶段，没有被广泛地应用，也没有一套系统被完整的保存下来。但是这些打孔纸卷在风琴上的应用无疑对随后出现的纸卷自动钢琴作出了过渡性的铺垫。

　　三、自动化键盘乐器雏形--气动琴

　　（一）气动琴诞生

　　有关自动化装置应用于键盘乐器的最早记载，出现于《钢琴及其制造者》书中，其中有这样一句描述：1731 年英格兰的查士丁尼·莫尔斯（Justinian Morse）发明了一套控制键盘的装置并获得了专利14.《自动钢琴发展史》一书中对于这种装置做出了权威的解释：“这是一种前端由一组或几组和谐音或者主音键盘组成的新风琴，风箱由双手或者双脚操控。即便是对音乐不是很精通普通人，只需要短暂的学习就能演奏出精准，美妙的旋律。这一乐器记载音乐的载体是半英寸宽的特殊木板，一个木板大约可以演奏八到十首圣歌曲子。

　　由于当时宗教音乐盛行，这种风琴的造价又相对较低，所以比较适用于小型教堂和贵族家庭使用。”

　　通过这段文字的描述，一架以气流涌动作为动力、特殊木板作为乐曲载体并通过控制键盘完成自动演奏的风琴呈现在我们眼前，这是第一架气动原理的自动化键盘乐器。遗憾的是，符合上面的描述的器械至今仍没有实物考证，但毋庸置疑莫尔斯的创作发明标志着人类已经向通过气动机械装置演奏键盘乐器迈出了第一步。

　　（二）气动琴发展时期

　　气动琴出现后，很多发明家开始着手研究此类装置，希望能将这种自动化操控技术应用于更多的键盘乐器中，其中最有代表性的是孚诺气动钢琴、麦克塔玛尼气动琴和斯克莫里气动琴，这些气动琴的出现为日后出现的纸卷自动钢琴提供了方向。

　　1863 年法国人孚诺（Fourneaux）第一个绘制出了在气动原理驱动下的钢琴，被称作“pianista”,这项发明被认为是第一个具有实际应用价值的钢琴自动播放装置，成为日后柜式纸卷自动钢琴的原型。跟据阿尔弗雷德·道奇的着作《钢琴及其制造者》中有关“pianista”的记载，它在发明初期使用的是圆筒作为演奏主体，1871 年进行改进使用穿孔纸板代替圆筒并投入成产，1876 年在美国的费城展览馆首次公开展出。它可以适用于任何一架钢琴，如图 6 中所示，它依靠手摇曲柄转动拉动风箱，制造真空，为演奏储备能量，当被激活时，一系列对应于钢琴琴键的键槌工作起来，进行自动演奏。但这项发明最终因为它的制作成本过高和灵活性较低，在很短的时间内便被市场淘汰。另一种类型的气动琴，是 1868 年约翰·麦克塔玛尼（John McTammany）构建的一个全新的风琴自动演奏装置，不再使用孚诺的曲柄装置，取而代之的是脚踏踏板。而且约翰·麦克塔玛尼的发明装置是在风琴内部工作，不像孚诺的自动演奏系统是钢琴的一个附件。麦克塔玛尼于 1876 年 9 月 7 日提交这项发明的专利申请17,将这一发明于费城展出，并附有以下这段介绍：“本发明涉及一种改进乐器自动演奏性能的附件，可以在任何风琴键盘上，用这款自动演奏系统演奏任何音乐片段。本发明包括风箱鼓风和由穿孔表达音符的纸板，同时它还可以作为一个移调机构，在任何需要的调式上演奏音乐。”

　　从广义上讲虽然他的这一发明是应用于风琴之中，但是其脚踏踏板和内置的设计都为日后出现的内置纸卷自动钢琴提供了参考。

　　有一种说法认为，约翰·麦克塔玛尼是“自动钢琴”的发明人，但本文不尽认同。约翰·麦克塔玛尼一生为自动演奏乐器做了大量的工作，但他发明的自动演奏装置主要是应用于风琴中，风琴虽然与钢琴同属于键盘类乐器，但若按照乐器的声学振动体进行划分，风琴属于气鸣乐器而钢琴属于弦鸣乐器，两者乐器属性不同。约翰·麦克塔玛尼自动演奏装置的工作原理是通过阻断和畅通空气与风琴中簧片的接触完成自动演奏，这与“自动钢琴”定义中需要传统机械钢琴击弦机做机械运动敲击琴弦的自动演奏基础原理并不相同。但不可否认的是约翰·麦克塔玛尼发明的自动演奏装置使用了穿孔纸带和风箱进行鼓风，这与后来逐渐成熟的纸卷自动钢琴有相似之处。因此更为准确的说法是约翰·麦克塔玛尼发明的自动演奏装置为内置纸卷自动钢琴的成熟奠定了基础，而不能认为他是“自动钢琴”的发明人。

　　另一个值得关注的飞跃是 1873 年斯克莫里（schmoele）兄弟申请的专利。他们发明了一种“双阀系统”的气动演奏装置19,应用电机鼓风转动穿孔纸板并且以电磁作为动能操作气动演奏。随着一些改进和调整，这种电磁原理的自动演奏系统成为了现代电磁原理自动钢琴的原型。

　　纵观这三种处于发展时期的气动琴，都是以风箱鼓风作为自动演奏的能量来源，但是三者的工作原理却不尽相同。不能将气动琴归为纸卷自动钢琴，是因为这些气动琴大多是被用来操控风琴的自动演奏装置，而且没有使用柔软的纸卷作为自动演奏的载体。但是气动琴所包含的某些结构组件却成为了 20 年后自动钢琴继续沿用的部分。随着气动琴的逐渐成熟，将气动原理应用于钢琴是“自动钢琴”发展初期的必经阶段。

　　四、小结

　　在自动钢琴出现的萌芽时期，圆筒式钢琴的出现标志着人们的钢琴自动化的意识开始出现并被付诸实践，纸卷的出现与应用为自动演奏提供了新的载体并为探索新的演奏方式提供了可能，气动钢琴的键盘乐器自动化是人们对机械装置演奏乐器的全新尝试，这些创新结构组件的出现为日后自动钢琴的多种形制奠定了扎实的基础。下面就将钢琴自动化萌芽时期的不同代表性发明以图表的形式进行归纳总结，按照不同的结构特征为划分标准，总结其出现的时间、功能的优缺点以及其与自动钢琴的传承关系。